(57)【要約】【課題】  半導体などのデバイスの表面温度と半田部の温度との差を限りなくゼロに近付けて加熱することにより、リワークする際にデバイスの破損を防止できるリワーク装置および温度加熱方法を提供する。【解決手段】  上部スポットヒータユニット５によりサンプル用の基板上のデバイスを加熱するとともに下部スポットヒータユニット６および下部エリアヒータユニット７により基板２の下部から加熱し、デバイス表面温度と半田部の温度の差がほぼ０℃に近付けるように温度プロファイルを調整してそのときの温度を記憶し、実機のデバイスを基板に取付けて設定した温度プロファイルに基づいて、当該実機のデバイスの表面温度と半田部との温度差がほぼ０℃に近付けるように基板の上下から加熱して、デバイスを取外し、新たなデバイスを取付ける。【選択図】      図１
2005223000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上で半田を加熱して溶融することによりデバイスを基板に取付け、あるいは前記デバイスを取外すためのリワーク装置であって、
前記デバイスの上部から前記基板を加熱する第１の加熱源と、
前記基板の下部から加熱する第２の加熱源と、
サンプル用のデバイスをサンプル用の基板に取付けたとき、前記半田を溶かすための予め定める特性に沿うように、前記第１の加熱源と前記第２の加熱源とで加熱して温度を上昇させ、前記デバイスの表面温度と前記デバイスの半田部との温度差がほぼゼロになるように温度プロファイルを設定し、実機のデバイスを基板に取付けたとき、前記設定した温度プロファイルに基づいて前記第１の加熱源と前記第２の加熱源とで加熱して温度を上昇させ、当該実機のデバイスの表面温度と半田部との温度差がほぼゼロとなるように温度制御する制御手段とを備えた、リワーク装置。
【請求項２】
前記制御手段は、予熱，予熱加熱および本加熱のそれぞれの目標温度とそれぞれの加熱時間を前記温度プロファイルとして設定する、請求項１に記載のリワーク装置。
【請求項３】
前記第２の加熱源は、
前記基板の下面から広範囲に加熱するエリアヒータと、
前記基板の下面から局所的に加熱するスポットヒータとを含む、請求項１または２に記載のリワーク装置。
【請求項４】
前記サンプル基板のデバイスにはその表面温度を検出する表面温度検出センサと、前記デバイスの半田部の温度を検出する半田部温度検出センサとが取付けられていて、
前記制御手段は、前記表面温度検出センサと前記半田部温度検出センサで検出された温度差がほぼゼロになるように、前記温度プロファイルを設定する、請求項１から３のいずれかに記載のリワーク装置。
【請求項５】
さらに、前記基板を載置して水平方向に移動させるためのテーブルと、
リワーク時に前記テーブル上で前記基板が反り上がらないように保持する基板保持部材とを含む、請求項１から４のいずれかに記載のリワーク装置。
【請求項６】
さらに、前記基板のワーク取付け位置と、前記ワークの取付け面を撮影する撮影手段と、
位置合わせのために、前記撮影手段によって撮影された前記基板のワーク取付け位置と、前記ワークの取付け面とを同時に表示する画像表示手段とを含む、請求項１から５のいずれかに記載のリワーク装置。
【請求項７】
さらに、前記基板に取付けるデバイスを吸着し、前記基板から取外したデバイスを吸着するための吸着ノズルを含む、請求項１から６のいずれかに記載のリワーク装置。
【請求項８】
基板上で半田を加熱して溶かすことによりデバイスを基板に取付け、あるいは前記デバイスを基板から取外すためのリワーク装置の温度加熱方法であって、
前記半田を溶かすための予め定める特性に沿うように、サンプル用のデバイスをサンプル用の基板に取付けて前記基板の上下から加熱し、前記デバイスの表面温度と前記デバイスの半田部との温度差がほぼゼロになるように温度プロファイルを設定してそのときの温度を記憶し、実機のデバイスを基板に取付けて前記設定した温度プロファイルに基づいて、当該実機のデバイスの表面温度と半田部との温度差がほぼゼロとなるように前記基板の上下から加熱部分の温度を温度センサで監視しながら加熱する、リワーク装置における温度加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はリワーク装置およびリワーク方法に関し、特に、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）パッケージのようなＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を基板に実装して半田付けしたり、半田を溶融して基板からＬＳＩを取外すためのリワーク装置およびその温度加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サブミクロンの微細加工技術によりＬＳＩの高集積化が進み、従来複数のパッケージに分かれていた機能をひとつのＬＳＩに積め込むことができるようになった。ＢＧＡ／ＣＳＰパッケージのＬＳＩは、最近、特に使用されるものになったものであり、必要な機能をワンパッケージに組み込むことで、必要なピン数が著しく増えたことに対して、従来のＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＰＧＡ（Ｐｉｎ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）では対応できなくなったために現れたものである。また、携帯電話機などの超小型化が必要なものでは、ピン数がそれほど必要なくてもＢＧＡパッケージが使用されている。
【０００３】
このようなＢＧＡ／ＣＳＰパッケージのＬＳＩをプリント基板に実装したり、実装したＬＳＩを取外したりするために熱風方式の簡易型取付け・取外し機が用いられている。このような取外し機として考えなければならないのは半田を溶融するための加熱温度である。対象がＬＳＩであるため、種々の意味で耐熱温度があり、一般には最大定格の中で半田付け条件として規定されている。
【０００４】
従来のＱＦＰやＰＧＡは端子がパッケージから外に延びるように設けられているため、端子を加熱してもパッケージ自体が高温に加熱されることはなかったのに対して、ＢＧＡやＣＳＰパッケージではパッケージの下面に共晶半田からなる半田ボールの端子が形成されているため、半田ボールを溶融するためにはパッケージ自体も加熱せざるを得ない。半田ボールを溶融するために熱風による加熱をした場合、熱伝導および熱の放散が一定でないため、一般的には、ＬＳＩの表面の温度が半田の溶融点１８３℃よりも４０℃程度高くなるように高温の空気を吹き付けることでパッケージ内部を熱伝導させて半田ボールを溶かしている。この場合、ＬＳＩの表面温度は２２３℃程度になっていた。
【０００５】
一方、鉛フリー半田は従来の共晶半田である錫，鉛合金から環境問題となる鉛を排除するために数種類の素材の組合せが使用されている。現時点で最も使用されているのは錫，銀，銅の組合せであり、いずれの組合せにしても、目的に応じて共晶半田との比較の上で性能が満足できることが鉛フリー半田採用の条件となる。重要な比較ポイントとしては、濡れ性，加熱温度，機械的強度，電気伝導度，熱伝導度などである。さらに、これを拡張して寿命，耐熱疲労，振動・衝撃に対する耐性など、鉛の特性が非常に優れているため、これを越えるか同等の性能のものを選定しようとするために難しい判断が要求されている。
【０００６】
このような鉛フリー半田を使用する場合、一般的に共晶半田よりも溶融点が高く、たとえば錫，銀，銅の合金の場合の溶融点は２１７℃である。この場合、従来の方式のように表面温度が４０℃高くなるような熱風を当てると、ＬＳＩ本体表面の最も温度が高くなる点は２１７℃＋４０℃＝２５７℃になってしまう。すなわち、共晶半田から鉛フリー半田になったことで前述の２２３℃から３４℃も溶融点が上昇してしまい、同様にＬＳＩの表面温度も３４℃上昇させなければならない。
【０００７】
熱風を吹付けるときの熱風温度は、ある範囲の時間で予熱温度（プリヒート）から溶融温度まで上昇させる必要がある。あまり時間をかけると電子部品を傷めてしまうからであり、また、逆にあまり短い時間で上昇すると、クラックや歪みによる問題が生じるため、許容される温度勾配には幅を定めている。そのため、電子部品は数十秒から数分間はその高温にさらされることになる。ＬＳＩの最大定格温度は２４０〜２５０℃の範囲であることがほとんどであり、２５７℃にも達してしまう従来のリワーク方式では、その定格値を越えてしまう。
【０００８】
このようなリワーク機に関しては、例えば特開２００４−００６４５３号公報（特許文献１）に記載されている。
【特許文献１】特開２００４−００６４５３号公報（００２２〜００２６、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された方法では、基板を下部から加熱するとともに、輻射熱で間接的に基板を加熱しているが、半田が溶融する温度まで加熱するとき、ＬＳＩなどのデバイス表面の温度上昇を管理していない。このためデバイス自体の温度が定格値を超えてしまいデバイスが破損されてしまうことがある。
【００１０】
それゆえに、この発明は半導体などのデバイスの表面温度と半田部の温度との差を限りなくゼロに近付けて加熱することにより、リワークする際にデバイスの破損を防止できるリワーク装置およびその温度加熱方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、基板上で半田を加熱して溶融することによりデバイスを基板に取付け、あるいは前記デバイスを取外すためのリワーク装置であって、デバイスの上部から基板を加熱する第１の加熱源と、基板の下部から加熱する第２の加熱源と、サンプル用のデバイスをサンプル用の基板に取付けたとき、半田を溶かすための予め定める特性に沿うように、第１の加熱源と第２の加熱源とで加熱して温度を上昇させ、デバイスの表面温度とデバイスの半田部との温度差がほぼゼロになるように温度プロファイルを設定し、実機のデバイスを基板に取付け多と機、設定した温度プロファイルに基づいて第１の加熱源と第２の加熱源とで加熱して温度を上昇させ、当該実機のデバイスの表面温度と半田部との温度差がほぼゼロとなるように温度制御する制御手段とを備える。
【００１２】
好ましくは、制御手段は、予熱，予熱加熱および本加熱のそれぞれの目標温度とそれぞれの加熱時間を温度プロファイルとして設定する。
【００１３】
好ましくは、第２の加熱源は、基板の下面から広範囲に加熱するエリアヒータと、基板の下面から局所的に加熱するスポットヒータとを含む。
【００１４】
好ましくは、サンプル基板のデバイスには、その表面温度を検出する表面温度検出センサと、デバイスの半田部の温度を検出する半田部温度検出センサとが取付けられていて、制御手段は、表面温度検出センサと半田部温度検出センサで検出された温度差がほぼゼロになるように、温度プロファイルを設定する。
【００１５】
好ましくは、基板を載置して水平方向に移動させるためのテーブルと、リワーク時にテーブル上で基板が反り上がらないように保持する基板保持部材とを含む。
【００１６】
好ましくは、基板のワーク取付け位置と、ワークの取付け面を撮影する撮影手段と、位置合わせのために、撮影手段によって撮影された基板のワーク取付け位置と、ワークの取付け面とを同時に表示する画像表示手段とを含む。
【００１７】
好ましくは、基板に取付けるデバイスを吸着し、基板から取外したデバイスを吸着するための吸着ノズルを含む。
【００１８】
この発明の他の曲面は、基板上で半田を加熱して溶かすことによりデバイスを基板に取付け、あるいはデバイスを取外すためのリワーク装置の温度加熱方法であって、半田を溶かすための予め定める特性に沿うように、サンプル用のデバイスをサンプル用の基板に取付けて基板の上下から加熱し、デバイスの表面温度と前記デバイスの半田部との温度差がほぼゼロになるように温度プロファイルを設定してそのときの温度を記憶し、実機のデバイスを基板に取付けて設定した温度プロファイルに基づいて、当該実機のデバイスの表面温度と半田部との温度差がほぼゼロとなるように基板の上下から加熱部の温度を監視しながら加熱する。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、この発明によれば、半田を溶かすための予め定める特性に沿うように、サンプル用のデバイスをサンプル用の基板に取付けて基板の上下から加熱し、デバイスの表面温度と前記デバイスの半田部との温度差がほぼゼロになるように温度プロファイルを設定し、実機のデバイスを基板に取付けて設定した温度プロファイルに基づいて、当該実機のデバイスの表面温度と半田部との温度差がほぼゼロとなるように基板の上下から加熱するようにしたので、デバイス自体が高温に加熱されることがなく、リワークする際にデバイスの破損を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１はこの発明の一実施形態におけるリワーク装置の外観斜視図であり、図２はワークステージに取付けられている基板を側面から見た図である。
【００２１】
図１において、ベース１上にはリワークされるＬＳＩなどのデバイスが搭載された基板２をＸＹ方向に移動させるためのワークステージ３が設けられている。ワークステージ３はＸステージとＹステージとを含み、図示しないＸステージ微調ツマミを操作することでＸ方向（横方向）への移動が微調可能であり、図示しないＸステージ固定ツマミを操作することでＸ方向の移動が禁止される。また、ワークステージ３は図示しないＹステージ微調ツマミを操作することでＹ方向（奥行き方向）への移動が微調可能であり、図示しないＹステージ固定ツマミを操作することでＹ方向の移動が禁止される。
【００２２】
ワークステージ３上には、図２に示すようにＸ方向に延びる１対の基板保持具３１，３２がねじ止めされている。基板保持具３１，３２には、基板２を加熱したときに上側に反り返らないように、それぞれ側面にＶ字状の切り込みと段差部とが形成されており、基板保持具３１のＶ字状切り込みと、基板保持具３２の段差部とで基板２が保持されている。基板保持具３１，３２はそれぞれ上下を逆にすることでＶ字状の切り込みと段差部のいずれでも基板２を保持できるようになっている。これらの基板保持具３１，３２のいずれか一方のねじを緩めることで、容易に基板２を着脱できる。また、基板２が長尺の場合に下側に撓まないように、基板支え部材３３，３４を配置してもよい。
【００２３】
ワークステージ３の上方にはカメラユニット４と上部スポットヒータユニット５とが配置されており、ワークステージ３の下方には下部スポットヒータユニット６と下部エリアヒータユニット７とが配置されている。カメラユニット４は、デバイスの半田付け面の位置や基板２上のデバイスの取付け位置などを撮影するために設けられている。カメラユニット４は基板２上のデバイスなどを撮影するときは、Ｙ方向に繰り出し、撮影後はＹ方向に奥側に引っ込み、上部スポットヒータユニット５が下降するのに障害とならないように、図示しないモータにより移動制御される。
【００２４】
上部スポットヒータユニット５は基板２上のデバイスを局所的に加熱するものであり、下部エリアヒータユニット７は基板２の下部の広いエリアを加熱し、下部スポットヒータユニット６は基板２の下部を局所的に加熱する。
【００２５】
カメラユニット４と上部スポットヒータユニット５は垂直操作面８に取付けられており、この垂直操作面８にはヒートアップランプ９と、後述の図５に示すデバイス表面センサとデバイス半田部センサと基板裏面センサを接続するためのセンサコネクタ１０が設けられている。また、ベース１の前面部１１にはパワースイッチ，照明調整ボリューム，下部スポットヒータ高さ調整ツマミ，ヒータユニット微調スイッチ，セットボタン，スタートボタン，緊急ボタンなどが配置されている。
【００２６】
図３はこの発明の一実施形態におけるリワーク装置の制御部のブロック図である。図３において、制御回路２１はパーソナルコンピュータ３５からの指令に基づいて、リワーク装置全体の制御を行うものであり、モータコントローラ２２を含む。モータコントローラ２２はカメラユニット４を移動させたり、上部スポットヒータユニット５を昇降させたりするための図示しないモータを制御する。
【００２７】
上部スポットヒータユニット５は図示しないがヒータを内蔵しているとともに、ヒータ内に収納可能な吸着ノズル５１を有している。吸着ノズル５１は基板２上のデバイス２０を取外すときにデバイス２０を吸着したり、新たなデバイス２０を基板２上にマウントするときにデバイス２０を吸着する。この上部スポットヒータユニット５は、上部スポットヒータコントローラ２３によって制御され、エアー制御コントローラ２４は吸着ノズル５１によるデバイス２０を吸着するときのエアーを制御する。上部スポットヒータユニット５には、吸着ノズル５１の周囲に基板押さえ具５２が設けられており、吸着ノズル５１でデバイス２０を吸着したときに、これらの基板押さえ具５２によって基板２が浮き上がらないように押え付けられる。
【００２８】
カメラユニット４は上方向に対して白色ＬＥＤで照明し、下方向に対して赤色ＬＥＤで照明し、吸着ノズル５１によって吸着されたデバイス２０の下面および基板２の表面を撮影する。撮影された画像信号はパーソナルコンピュータ３５に送られ、それぞれの画像がモニタ３６に表示される。
【００２９】
上部スポットヒータユニット５は下部スポットヒータコントローラ２５によって制御され、下部エリアヒータユニット７は下部エリアヒータコントローラ２６によって制御される。
【００３０】
図４はリワーク装置でデバイスをマウントするときと、取外すときの流れを示す図である。基板２にデバイス２０をマウントするときは、図４（ａ）に示すように吸着ノズル５１によりデバイス２０を吸着させて、図３に示したカメラユニット４で基板２上を撮影するとともに、デバイス２０の下面を撮影する。その撮影された画像信号は図３に示したパーソナルコンピュータ３５に与えられてモニタ３６にそれぞれの画像が表示される。オペレータはモニタ３６に表示された画像を見ながら、デバイス２０が基板２の所定の位置にマウントされるようにワークステージ３を移動させて位置合わせする。
【００３１】
位置合わせを終えてセットボタンを操作すると、制御回路２１はカメラユニット４を収納させ、上部スポットヒータコントローラ２３により、図４（ｂ）に示すように上部スポットヒータユニット５を下降させ、基板２位置付近で停止させる。オペレータは、図示しないＸステージ微調ツマミとＹステージ微調ツマミを操作することにより微調整を行い、微調整を終えると、Ｘステージ固定ツマミおよびＹステージ固定ツマミを操作して、ワークステージ３をベース１上で固定する。その後、セットボタンを押し下げる。このときの位置情報はパーソナルコンピュータ３５に記憶される。
【００３２】
デバイス２０が基板２に接触すると、制御回路２１は吸着ノズル５１によるデバイス２０の吸着を停止させる。それによって、デバイス２０が吸着ノズル５１から離れて基板２上にマウントされる。制御回路２１は図４（ｃ）に示すように上部スポットヒータユニット５を上昇させながら、吸着ノズル５１を上部スポットヒータユニット５内部に収納させる。このようにしてデバイス２０をマウントする機能が実行され、後で説明する温度プロファイルに基づいて加熱が行われてデバイス２０が基板２に半田付けされる。
【００３３】
次に、デバイス２０を基板２から取外す機能について説明する。オペレータは前述のマウント機能と同様にして位置合わせを行う。制御回路２１は図４（ｄ）に示すように、吸着ノズル５１を上部スポットヒータユニット５に収納した状態で、上部スポットヒータユニット５の先端部をデバイス２０に接触させて後述の温度プロファイルに基づいて加熱して半田を溶かす。
【００３４】
制御回路２１は加熱を終了すると、基板押さえ具５２によって基板２が浮き上がらないように押え付けて、図４（ｅ）に示すように上部スポットヒータユニット５を上昇させながら吸着ノズル５１を下降させて吸着動作を開始する。半田が溶かされたことにより、デバイス２０は吸着ノズル５１で吸着され、図４（ｆ）に示すように吸着ノズル５１とともに上部スポットヒータユニット５が上昇すると、デバイス２０も吸着ノズル５１により吸着されながら上昇するので、取外しが完了する。
【００３５】
次に、自動温度プロファイル設定機能と、手動温度プロファイル調整機能について説明する。
【００３６】
図５は温度プロファイルを設定するために使用されるサンプル基板を示す図である。サンプルとなる基板２ａ上にサンプルとなるデバイス２０ａが装着されており、デバイス２０ａの表面にはデバイス表面センサ４１が固着されており、基板２ａとデバイス２０ａの半田面にはデバイス半田部センサ４２が固着されており、基板２ａの裏面には基板裏面センサ４３が固着されている。これらのセンサは、所定の箇所に耐熱テープで貼り付けて固着されており、それぞれのセンサ出力は図１に示したセンサコネクタ１０に接続されて図３に示した制御回路２１に入力されている。
【００３７】
図６はヒータセンサの配置例を示す図である。図６において、上部スポットヒータユニット５には上部ヒータセンサ４４が配置されており、下部スポットヒータユニット６には下部ヒータセンサ４５が配置されている。上部ヒータセンサ４４および下部ヒータセンサ４５のセンサ出力は図３に示した制御回路２１に入力されている。
【００３８】
図７は自動温度プロファイル設定画面を示す図であり、図８は手動温度プロファイル調整画面を示す図である。図７および図８において、横軸は時間（秒）を示しており、縦軸は温度（℃）を示している。
【００３９】
図７に示す自動プロファイル設定画面は、温度プロファイルを生成するために最初に行われる。すなわち、図５に示すサンプル用の基板２ａにはＢＧＡパッケージされたＬＳＩなどのデバイス２０ａが半田付けされてサンプル用として装着されている。上部スポットヒータユニット５と、下部スポットヒータユニット６と、下部エリアヒータユニット７は制御回路２１からの指令に従って、デバイス表面センサ４１とデバイス半田部センサ４２と基板裏面センサ４３のそれぞれのセンサ出力に基づいて、上部スポットヒータコントローラ２３と、下部スポットヒータコントローラ２５と、下部エリアヒータユニット２６によってそれぞれＰＩＤ制御される。
【００４０】
パーソナルコンピュータ３５には、使用する半田によって予め定められている半田を溶かすための特性が記憶されており、ＰＩＤ制御ではこの特性に限りなく近づけるように温度プロファイルが設定される。すなわち、デバイス表面センサ４１で検出されたデバイス２０ａの表面温度と、デバイス半田部センサ４２で検出された半田部分の温度との差が限りなく０℃に近づくように、上部スポットヒータユニット５と、下部スポットヒータユニット６と、下部エリアヒータユニット７による加熱が制御される。このようにデバイス２０ａの表面温度と半田部分の温度の差ほぼ０℃になるように温度プロファイルを設定することにより、半田を溶かすためにデバイス表面の温度が著しく上昇することがないので、半導体チップが破損するのを防止できる。
【００４１】
この加熱制御の結果得られた基本温度プロファイルは、パーソナルコンピュータ３５内のハードディスクに記憶される。また、モニタ３６には図７に示すように、デバイス表面センサ４１とデバイス半田部センサ４２と基板裏面センサ４３でそれぞれ検出された温度の変化が実際の温度入力状態としてグラフ表示されるとともに加熱条件が数値で表示される。
【００４２】
図７のグラフ表示におい点線はデバイス表面センサ４１で検出された温度変化を示し、一点鎖線線はデバイス半田部センサ４２で検出された温度変化を示し、実線は基板裏面センサ４３で検出された温度変化を示している。この温度変化から、デバイス表面センサ４１で検出された温度変化と、デバイス半田部センサ４２で検出された温度変化の差がほぼ０℃に近くなっているのが判る。加熱条件は、予熱の目標温度と時間、予熱加熱の目標温度と時間および本加熱の目標温度と時間が数値で表示される。
【００４３】
次に、図８を参照して、手動温度プロファイル調整機能について説明する。図７で説明した自動温度プロファイル設定機能は、サンプルとなるデバイス２０ａ半田付けされた基板２ａを対象として温度プロファイルが設定されたのに対して、手動温度プロファイル調整は、実際にリワークするデバイスが装着された基板を対象として、ＰＩＤ制御により温度調整が行われる。
【００４４】
パーソナルコンピュータ３５はハードディスクに記憶されている基本温度プロファイルを読み出して、制御回路２１により上部スポットヒータコントローラ２３と、下部スポットヒータコントローラ２５と、下部エリアヒータユニット２６を制御して温度調整を行う。この温度制御では、デバイス表面の温度と半田部分の温度との差および半田部分の温度と基板裏面の温度との差を調整する。
【００４５】
図８に示すようにモニタ３６の設定画面には実際の温度入力状態がグラフ表示され、デバイス表面センサ４１とデバイス半田部センサ４２と基板裏面センサ４３でそれぞれ検出された温度の変化と、上部ヒータセンサ４４および下部ヒータセンサ４５で検出された温度変化が表示されている。また、モニタ３６の設定画面には、予熱，加熱，保持，加熱，保持の順にそれぞれの上部ヒータセンサ４４および下部ヒータセンサ４５の検出温度と時間が数値で表示される。
【００４６】
上述のごとく、この実施形態では、半田を溶かすための特性に沿うようにサンプル用のデバイス２０ａが装着された基板２ａを上方と下方から加熱して、デバイスの表面温度と半田の温度との差がほぼゼロになるようにＰＩＤにより加熱制御して温度プロファイルを設定して記憶しておき、この記憶した温度プロファイルに基づいて、実際にリワークするデバイス２０が搭載された基板２を、デバイス表面の温度と半田部分の温度との差がほぼ０℃に近付けるように加熱することにより、デバイス表面の温度が最大定格温度を超えることがないので、半導体チップが破損するおそれをなくすことができる。
【００４７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
リワーク装置は、基板に装着されたＢＧＡ／ＣＳＰパッケージのＬＳＩなどのデバイスを装着不良により取外したり、取り外し後新たなデバイスを基板に装着するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の一実施形態におけるリワーク装置の外観斜視図である。
【図２】ワークステージに取付けられている基板を側面から見た図である。
【図３】この発明の一実施形態におけるリワーク装置の制御部のブロック図である。
【図４】リワーク装置でデバイスをマウントするときと、取外すときの流れを示す図である。
【図５】温度プロファイルを設定するために使用されるサンプル基板を示す図である。
【図６】ヒータセンサの配置例を示す図である。
【図７】自動温度プロファイル設定画面を示す図である。
【図８】手動温度プロファイル調整画面を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  ベース、２，２ａ  基板、３  ワークステージ、４  カメラユニット、５  上部スポットヒータユニット、６  下部スポットヒータユニット、７  下部エリアヒータユニット、８  垂直操作面、９  ヒートアップランプ、１０  センサコネクタ、１１  前面部、２０，２０ａ  デバイス、２１  制御回路、２２  モータコントローラ、２３  上部スポットヒータコントローラ、２４  エアー制御コントローラ、２５  下部スポットヒータコントローラ、２６  下部エリアヒータコントローラ、３１，３２  基板保持具、３３，３４  基板支え部材、３５  パーソナルコンピュータ、３６  モニタ、４１  デバイス表面センサ、４２  デバイス半田部センサ、４３  基板裏面センサ、４４  上部ヒータセンサ、４５  下部ヒータセンサ、５１  吸着ノズル、５２  基板押さえ具。
【図１】
2005223000.tif 000003
【図２】
2005223000.tif 000004
【図３】
2005223000.tif 000005
【図４】
2005223000.tif 000006
【図５】
2005223000.tif 000007
【図６】
2005223000.tif 000008
【図７】
2005223000.tif 000009
【図８】
2005223000.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月13日(2004.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
基板上で半田を加熱して溶かすことによりデバイスを基板に取付け、あるいは前記デバイスを基板から取外すためのリワーク装置の温度加熱方法であって、
サンプル用のデバイスをサンプル用の基板に取付け、上下の加熱源の温度が予め定める特性に沿いかつ前記デバイスの表面温度と前記デバイスの半田部との温度差がほぼゼロになるように前記基板の上下から加熱して、そのときの加熱温度を順次記憶し、
実機のデバイスを基板に取付けて加熱温度が前記記憶した温度を目標値としかつ当該実機のデバイスの表面温度と半田部との温度差がほぼゼロとなるように前記基板の上下から加熱する、リワーク装置における温度加熱方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
この発明の他の曲面は、基板上で半田を加熱して溶かすことによりデバイスを基板に取付け、あるいはデバイスを基板から取外すためのリワーク装置の温度加熱方法であって、サンプル用のデバイスをサンプル用の基板に取付け、上下の加熱源の温度が予め定める特性に沿いかつデバイスの表面温度とデバイスの半田部との温度差がほぼゼロになるように基板の上下から加熱して、そのときの加熱温度を順次記憶し、実機のデバイスを基板に取付けて加熱温度が記憶した温度を目標値としかつ当該実機のデバイスの表面温度と半田部との温度差がほぼゼロとなるように基板の上下から加熱する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
パーソナルコンピュータ３５には、使用する半田によって予め定められている半田を溶かすための特性が記憶されており、ＰＩＤ制御ではこの特性に限りなく近づけるように温度プロファイルが設定される。すなわち、設定された温度プロファイルにそれぞれの温度センサ４４，４５の入力値が沿い、かつデバイス表面センサ４１で検出されたデバイス２０ａの表面温度と、デバイス半田部センサ４２で検出された半田部分の温度との差が限りなく０℃に近づくように、上部スポットヒータユニット５と、下部スポットヒータユニット６と、下部エリアヒータユニット７による加熱が制御される。このようにデバイス２０ａの表面温度と半田部分の温度の差ほぼ０℃になるように温度プロファイルを設定することにより、半田を溶かすためにデバイス表面の温度が著しく上昇することがないので、半導体チップが破損するのを防止できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
この加熱制御において、加熱温度が刻々とパーソナルコンピュータ３５内のハードディスクに記憶される。また、モニタ３６には図７に示すように、デバイス表面センサ４１とデバイス半田部センサ４２と基板裏面センサ４３でそれぞれ検出された温度の変化が実際の温度入力状態としてグラフ表示されるとともに加熱条件が数値で表示される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
次に、図８を参照して、手動温度プロファイル調整機能について説明する。図７で説明した自動温度プロファイル設定機能は、サンプルとなるデバイス２０ａが半田付けされた基板２ａを対象として温度プロファイルが設定されたのに対して、手動温度プロファイル調整は、実際にリワークするデバイスが装着された基板を対象として、ＰＩＤ制御により温度調整が行われる。なお、実際にリワークする基板には、デバイス表面温度センサ４１，デバイス半田部センサ４２，基板裏面センサ４３は装着されない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
パーソナルコンピュータ３５はハードディスクに記憶されている基本温度プロファイルを読み出して、制御回路２１により上部スポットヒータコントローラ２３と、下部スポットヒータコントローラ２５と、下部エリアヒータユニット２６を制御して温度調整を行う。この温度制御では、デバイス表面の温度と半田部分の温度との差および半田部分の温度と基板裏面の温度との差を調整する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
上述のごとく、この実施形態では、半田を溶かすための特性に沿うようにサンプル用のデバイス２０ａが装着された基板２ａを上方と下方から加熱して、デバイスの表面温度と半田の温度との差がほぼゼロになるようにＰＩＤにより加熱制御して温度プロファイルを設定して記憶しておき、この記憶した温度プロファイルに基づいて、実際にリワークするデバイス２０が搭載された基板２を、デバイス表面の温度と半田部分の温度との差がほぼ
０℃に近付けるように加熱することにより、デバイス表面センサ４１と、デバイス半田部センサ４２と、基板裏面センサ４３が無くても、デバイスの半田部温度が設定された温度プロファイル通りに、また、デバイス表面温度とデバイス半田部温度との差がほぼゼロになるように制御できる。これにより、デバイス表面の温度が最大定格温度を超えることがないので、半導体チップが破損するおそれをなくすことができる。